在特斯拉幾起安全事故之后，人們認(rèn)識到了毫米波雷達和單目攝像頭在識別物體時存在的天然短板，激光雷達（LiDAR）技術(shù)路線得到無人駕駛業(yè)界的進一步確認(rèn)，將在未來無人駕駛中處于關(guān)鍵核心地位。

　　汽車激光雷達市場前景

　　無人駕駛已成為未來最值得期待的汽車技術(shù)之一，世界級IT企業(yè)和汽車業(yè)巨頭幾乎抱團涌入無人駕駛市場。Google和百度在無人駕駛各自耕耘多年，蘋果造車的傳言隨時可能躍上頭條，馬斯克（Musk）當(dāng)然不會錯過讓特斯拉造出超級無人駕駛車的機會，寶馬、奔馳、大眾、奧迪、沃爾沃、福特、豐田、本田、比亞迪、長安汽車等中外品牌也紛紛投入其中。

　　受無人駕駛概念近年走紅的影響，激光雷達技術(shù)被科技行業(yè)提及的次數(shù)也漸漸頻繁。激光雷達技術(shù)是無人駕駛汽車的關(guān)鍵核心技術(shù)之一，因測距精度高，方向性強，響應(yīng)快，不受地面雜波影響等優(yōu)勢，且能有效提供車輛決策與控制系統(tǒng)所需之信息，成為目前無人駕駛環(huán)境感測最有效方案。

　　據(jù)國外調(diào)研機構(gòu)的分析預(yù)測，2015年全球汽車激光雷達市場規(guī)模約為6千2百萬美元，預(yù)計2020年全球市場規(guī)模將達到2.7億美元左右。2016～2020年將以34%年復(fù)合成長率增長。

　　激光雷達能否大規(guī)模運用在無人駕駛汽車，主要取決于成本和效果。如果低成本的激光雷達方案能達到汽車業(yè)界期望的效果，將極大地推動無人駕駛汽車上市進度，激光雷達滲透率會直線上升。

　　無人駕駛必備激光雷達

　　激光雷達，毫米波雷達和攝像頭是無人駕駛的三大關(guān)鍵傳感器技術(shù)，Google、Audi和百度等公司研發(fā)的無人駕駛汽車基本都采用了激光雷達。

　　激光雷達在無人駕駛的兩個核心作用：

　　1．3D建模進行環(huán)境感知。通過激光掃描可以得到汽車周圍環(huán)境的3D模型，運用相關(guān)算法比對上一幀和下一幀環(huán)境的變化可以較為容易的探測出周圍的車輛和行人。

　　2．SLAM加強定位。激光雷達另一大特性是同步建圖（SLAM），實時得到的全局地圖，通過與高精度地圖中特征物的比對，可以實現(xiàn)導(dǎo)航及加強車輛的定位精度。

　　激光雷達優(yōu)點

　　激光雷達由發(fā)射系統(tǒng)、接收系統(tǒng) 、信息處理三部分組成：激光器將電脈沖變成光脈沖發(fā)射出去，光接收機再把從目標(biāo)反射回來的光脈沖還原成電脈沖，最后經(jīng)過一系列算法來得出目標(biāo)位置（距離和角度）、運動狀態(tài)（速度、振動和姿態(tài)）和形狀，可以探測、識別、分辨和跟蹤目標(biāo)。

　　1．解析度高，測距精度高，小于2公分、角度分辨率約0.09度，如此高的解析度可完整繪出物體輪廓，外加垂直偵測角度中，平均每0.4度即有一個掃描層、全周資料更新率15赫茲（Hz），車輛周圍環(huán)境將無所遁形。

　　2．抗有源干擾能力強，激光雷達的脈沖光束發(fā)射器之口徑非常小，即接收器可接收脈沖光束的區(qū)域亦非常狹窄，因此，受到其他紅外線雷達光束干擾的機會就非常小。此外，脈沖光束實質(zhì)上屬紅外線波，不會受電磁波影響，因此，在一般應(yīng)用環(huán)境中能干擾激光掃描儀的信號源不多，適用于高度自動化的系統(tǒng)。

　　3．探測性能好，對于激光掃描儀，僅有被脈沖光束照射的目標(biāo)才會產(chǎn)生反射，且紅外線波并不像電磁波會受回波干擾等問題，對于環(huán)境的幾何形狀、障礙物材質(zhì)等，均不影響激光掃描儀的偵測結(jié)果。以系統(tǒng)設(shè)計角度而言，因信號具高穩(wěn)定性激光掃描儀的信號可信度十分高。

　　4．不受光線影響，激光掃描儀可全天候進行偵測任務(wù)，且其偵測效果不因白天或黑夜而有所影響，這也是目前無人駕駛車中許多采用的攝像頭感測器所達不到的功能。

　　5．測速范圍大，激光掃描儀可成功掃描出障礙物的相對速度高達每小時200公里之輪廓，也就是說，對于車系統(tǒng)，激光掃描儀并不局限在市區(qū)或低速應(yīng)用情境，高速移動下的情境亦可被應(yīng)用，此對車輛增加移動速度后之安全系統(tǒng)設(shè)計有顯著的幫助，系統(tǒng)應(yīng)用上更具有彈性。

　　激光雷達缺點

　　1．紅外線波受天候和大氣的影響，在一般晴朗或良好氣候條件中的光衰較小，傳播距離和理想值接近；若在大雨、下雪、濃霧等非晴朗氣候條件下，紅外線波的偵測能力會大幅衰減，感測距離亦受影響。

　　2.價格高，Velodyne 64線 激光雷達的供應(yīng)價格高達8萬美元，已開發(fā)出了相對便宜的32線和16線激光雷達的價格也分別3萬美元與8000美元，若要普及應(yīng)用，價格是一大障礙。

　　3．龐大信息流，64線 3D激光雷達每秒產(chǎn)生一百三十萬筆偵測資料，解析度較低的32線激光雷達每秒產(chǎn)生七十萬筆偵測資料，如此快速且大量的資料是嵌入式系統(tǒng)難以負(fù)荷起的工作，需要專業(yè)處理器才能完整處理。

　　Velodyne 64線 激光雷達

　　國內(nèi)外激光雷達廠商

　　看好激光雷達在無人駕駛汽車的應(yīng)用前景，促使許多公司包括創(chuàng)業(yè)公司都試圖挑戰(zhàn)激光雷達。國外領(lǐng)先公司有Velodyne、Quanergy、LeddarTech、Continental等，國內(nèi)有北科天繪、禾賽科技、思嵐科技、華達科捷、速騰聚創(chuàng)等。

　　表1：國內(nèi)主流外激光雷達廠商

　　國產(chǎn)激光雷達機遇與挑戰(zhàn)

　　近幾年，在無人駕駛應(yīng)用前景的召喚下，國內(nèi)激光雷達企業(yè)迎來了產(chǎn)品爆發(fā)，北科天繪在2016年5月推出了首款16線360度導(dǎo)航激光雷達——R-Fans；速騰聚創(chuàng)（RoboSense）在10月28日也對外發(fā)布了RS-LiDAR，是一款16線激光雷達。在此之前華達科捷和禾賽科技已經(jīng)研發(fā)出32線的激光雷達。

　　北科天繪16線激光雷達

　　速騰聚創(chuàng)（RoboSense）16線激光雷達

　　雖然目前國外公司掌握了相對成熟的技術(shù)，不過在無人駕駛市場初起階段，國內(nèi)公司也有機會用一款過硬的產(chǎn)品進入該市場。國內(nèi)企業(yè)需抓住機遇，在產(chǎn)品設(shè)計、識別算法、系統(tǒng)集成等各方面，要扎實做好功課，提高技術(shù)水平。

　　除了本身精密儀器的技術(shù)要求，將激光雷達線數(shù)增加并放至車載環(huán)境使用，國內(nèi)激光雷達產(chǎn)業(yè)受限于技術(shù)實力也面臨不少挑戰(zhàn)。

　　首先，在追求探測視角和精度，并且要滿足車用小型化。線數(shù)增加后，存在核心技術(shù)難點；其次，行車實時采集信息時要求采集頻率要達到1G/s，對信號提取與處理能力，提出了更高要求；最后重點在降低成本和批量生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

　　總結(jié)：作為無人駕駛系統(tǒng)的關(guān)鍵組件，國內(nèi)自主研發(fā)的激光雷達帶來了大幅度降低無人汽車入門門檻的可能。期望國內(nèi)激光雷達產(chǎn)品在前景廣闊的無人駕駛領(lǐng)域走在前列。